[发明专利]一种用于制备高速列车制动闸片材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备高速列车制动闸片材料及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

随着列车时速的不断提高，对列车制动系统的性能提出了越来越高的要求。盘型制动机是国内外普遍使用的高速列车制动系统，它可满足列车运行速度不断提高所提出的制动要求。盘型制动元件基本组成为制动盘和制动闸片。国内外制动闸片材料主要有铁基粉末冶金材料、铜基粉末冶金材料、铝基复合材料和C-C复合材料等。目前，国内外时速大于200km/h的高速列车普遍采用锻钢制动盘和粉末冶金闸片配对的盘式制动装置。铁基粉末冶金制动闸片在高温高负荷下具有强度高、热稳定性好、优良的摩擦性能等特点，缺点是与制动盘具有亲和性，易产生粘着胶合，摩擦系数波动较大，易出现异常磨损，产生噪音等。铜基粉末冶金制动闸片的摩擦系数在低速时高，高速时低且不增加磨损量，缺点是铜基制动闸片的成本较高。铝基复合材料制动闸片和C-C复合材料制动闸片的制造成本较高，目前处于研制阶段，没有广泛应用。因此，目前国内外高速列车主要使用的是强度高、热稳定性好、摩擦性能优良，但成本较高的铜基粉末冶金制动闸片。

铝青铜具有很高的强度、硬度、热稳定性、耐磨性和耐腐蚀性，是制造高速列车制动闸片的理想材料。目前国内有多所院校和生产单位参与研制粉末冶金法制备铝青铜制动闸片，并取得了一些研究成果。如李万全在2009年10月《金属铸锻焊技术》上发表题为“铝青铜基粉末冶金摩擦材料压制工艺研究”的文章，分析不同工艺条件，包括粉末混和、压制压力、压制方法、复压、热复压等对铝青铜基粉末冶金摩擦材料压坯性能的影响。李万全在2008年8月《材料热处理》刊物上发表题为“高速列车铝青铜基制动闸片的研制”的文章，对粉末冶金法制备高速列车铝青铜基制动闸片的成分及性能进行了研究。然而，铜合金的价格昂贵，利用铝青铜制备的制动闸片因造价过高而无法实际应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题和缺陷，本发明的目的是提供一种用于制备高速列车制动闸片材料及其制备方法，以实现所制备的制动闸片不仅能满足高速列车制动系统的使用要求，而且制造成本低，制备工艺简单，可规模化生产。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于制备高速列车制动闸片材料，由铝合金基体和激光熔覆涂层组成，所述的激光熔覆涂层是由铝青铜粉、二硫化钼粉和氧化铝粉组成，且所述涂层中的铝青铜粉所占的质量百分比为85～98％，二硫化钼粉所占的质量百分比为1～10％，氧化铝粉所占的质量百分比为1～5％。

作为进一步优选方案，所述的激光熔覆涂层的厚度为0.5～5mm。

作为进一步优选方案，所述的铝青铜粉、二硫化钼粉和氧化铝粉的粒径均为1～10μm。

一种所述的用于制备高速列车制动闸片材料的制备方法，是首先将铝青铜粉、二硫化钼粉和氧化铝粉按比例混合均匀，然后采用预置法或同步法进行多道激光熔覆。

作为进一步优选方案，进行激光熔覆的工艺参数如下：在氩气气氛下，控制激光功率为1000～2000W，激光扫描速率为1～3mm/s，离焦量为220～260mm，搭接率为40～50％。

与现有技术相比，本发明通过在铝合金基体表面激光熔覆含铝青铜粉的涂层技术，既解决了制动闸片所要求的高强度、硬度、热稳定性、耐磨性和耐腐蚀性等性能问题，又有效解决了制动闸片制造成本高的问题，用本发明所述的材料制备的制动闸片的重量可比目前广泛使用的铜基粉末冶金制动闸片减轻50～60％，而制动性能却没有任何改变；另外，制备本发明所述材料的原材料价廉易得，且制备工艺简单易操作，适合规模化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。

实施例1

a)将粒径均为1～10μm的铝青铜粉、二硫化钼粉和氧化铝粉按质量百分比为93∶5∶2进行行星式球磨混合均匀；

b)将规格为350mm×140mm×55mm的铸造铝合金块进行酸洗处理，然后用纯水清洗干净，再在100℃下干燥3h，备用；

c)将步骤a)混合均匀的粉体平铺在经过表面预处理的铝合金块表面，平铺的粉末厚度为2.0mm；然后在氩气气氛下进行多道激光熔覆扫描：激光功率为1000W，激光扫描速率为2mm/s，离焦量为240mm，搭接率为40％。

经测试所制得的激光熔覆涂层的厚度为1.1mm，显微硬度为413HV，涂层的摩擦系数为0.39，能满足制备制动闸片的性能要求。

实施例2